静态随机存储器型可编程门陈列中轨应用可靠性分析

静态随机存储器(SRAM)型可编程门阵列(FPGA)在空间应用面临严重的单粒子效应问题,已有的研究大多集中在GEO和LEO轨道。由于中轨(MEO)卫星的星上大容量信号处理需求日益增长,迫切需要寻求在容量、寿命与可靠性、成本之间折中的有效解决方案,SRAM型FPGA能否满足中轨应用的可靠性需求成为关键问题。基于1/2恒星日回归轨道的中轨应用场景,选取了四款Xilinx FPGA,在日常辐射环境与太阳质子事件相结合的情况下进行了FPGA的可靠性分析,给出了三模冗余与定期刷新容错手段的选取策略;并讨论了对抗太阳质子事件的可行方案。结果表明,即使在最恶劣的辐射环境下,采用三模冗余结合周期刷新的加固手段,商业级FPGA也可达到同宇航级FPGA相当的可靠性水平。     

LEO卫星IP网络组播路由算法

为了解决低轨(lowearthorbit,LEO)卫星网络中需要快速高效组播路由协议的问题,提出了一种新型LEO卫星IP网络组播路由算法。在分析建立LEO卫星网络拓扑模型的基础上,该算法利用了LEO卫星网络的自身特点,采用分布式迭代的计算模式,生成基于源端的组播路由树,大幅度地降低了算法的计算复杂度。仿真结果表明,和传统的LEO卫星网络组播路由算法相比,该算法具有较低的计算复杂度,生成的组播路由树具有较小的开销。相比于传统MRA算法,该算法生成的组播树中源点到组播成员节点的平均延时大约为前者的90%。     

数字信道化器中高阶精确重构滤波器组设计方法与量化分析

数字信道化技术广泛应用于新一代卫星通信系统的星上处理平台中,而精确重构滤波器组的设计是其中的关键技术。针对现有滤波器设计方法通道数较低,难以满足高分辨率数字信道化器需求的问题,提出了一种基于频率取样法和最小均方误差逼近的高阶精确重构原型滤波器的设计方法。该方法首先利用频率取样法求解一个近似精确重构原型滤波器;然后在最小均方误差准则下,用一个由两通道无损网格建模的滤波器对该近似精确重构原型滤波器进行最优拟合。数值实验表明,与Parks-Mc Clellan(PM)算法相比,该方法能设计得到更高通道数的滤波器组;并且原理简单,设计复杂度很低。滤波器性能的量化分析结果表明,综合考虑多相分量长度与量化位宽的设计思想,能够平衡实现复杂度与性能指标,对于实际系统具有重要的参考价值。     

计算等效功率通量密度概率分布的方法

等效功率通量密度(equivalent power flux density,EPFD)是衡量非静止轨道(non-geostationary orbit,NGSO)星座系统对静止轨道(geostationary orbit,GSO)星座系统干扰的一项重要评价指标,通常采用外推卫星轨道位置、统计不同EPFD值出现时间占比...     

PLFEC可靠组播解决方案分组长度研究

分组级前向纠删(packet level forward erasure correction, PLFEC)是解决可靠组播问题的一项关键技术.基于该技术的可靠组播解决方案主要包括: 基于重复传输的数据轮播解决方案,基于RS码(reed-solomon codes)的分块编码解决方案,以及基于喷泉码的数字喷泉解决方案.该文简要介绍了这些解决方案,并且重点讨论了其中的分组长度选取问题.理论分析和实验仿真表明: 在随机误码和忽略分组额外开销的假设下, 3种可靠组播解决方案均应选取较短的分组来传输数据文件,这样可以获得较高的成功概率.     

IP over DVB封装技术效率分析

为了提高实际数字视频广播的因特网协议(IP overDVB)系统的封装效率,详细分析了目前普遍采用的多协议封装(MPE)以及由IETF(the internet engineering taskforce)提出的单向轻简封装(ULE)各自的封装过程,并在此基础上给出了统一的封装效率计算公式。通过对局域网及卫星数据广播网2种实际网络环境中的IP包包长分布进行统计分析,详细比较了2种技术在实际系统中的封装性能,并进一步提出了提高实际系统效率的IP包封装方案。理论分析和实验仿真表明:ULE可提供比MPE较为高效的封装效率,针对实际系统提出的封装方案可最大化系统的封装效率,为优化实际系统设计提供重要的参考依据。     

低轨卫星星座通信系统星间路径选择

现有的低轨卫星星座路由算法在选择星间路径时,根据算法特征分别选用最短传输延时路径(LDP)和最小跳数路径(LHP),但是对选用LHP的合理性缺乏详细分析。针对低轨卫星星座系统中LDP与LHP的关系问题,该文通过遍历仿真验证,LDP属于LHP集合,且LHP集合中各条路径传输延时差别不大,可以用LHP代替LDP以降低计算复杂度,便于路由算法的分布式实现。此外,基于LHP传输延时的变化特征,提出了星间路径选择的策略,减少了路由切换次数,为进一步优化分布式路由算法奠定了基础。     

IP over DVB封装技术效率分析

为了提高实际数字视频广播的因特网协议(IP over DVB)系统的封装效率,详细分析了目前普遍采用的多协议封装(MPE)以及由IETF(the internet engineering task force)提出的单向轻简封装(ULE)各自的封装过程,并在此基础上给出了统一的封装效率计算公式。通过对局域网及卫星数据广播网2种实际网络环境中的IP包包长分布进行统计分析,详细比较了2种技术在实际系统中的封装性能,并进一步提出了提高实际系统效率的IP包封装方案。理论分析和实验仿真表明:ULE可提供比MPE较为高效的封装效率,针对实际系统提出的封装方案可最大化系统的封装效率,为优化实际系统设计提供重要的参考依据。     

全球动态场景下非静止轨道通信星座干扰发生概率和系统可用性

随着非静止轨道(non-geostationary orbit,NGSO)卫星系统数量的增加,使用相同频率的NGSO卫星系统之间相互干扰的问题日益凸显。由于NGSO卫星系统干扰场景具有卫星数目众多和相对关系时变等特点,因此针对静止轨道(geostationary orbit,GSO)卫星系统间干扰的传统仿真方法和评价体系不再适用。该文根据国际电信联盟相关的规则和建议,建立了NGSO卫星系统干扰分析数学模型,提出了卫星星座干扰分析的链路夹角概率分析方法;针对NGSO卫星数目众多和时空关系时变等复杂特征给出了全球场景下NGSO全星座干扰分析的方案,提出了星座间产生有害干扰的概率计算方法和星座可用性指标。在实际卫星网络资料的基础上,以OneWeb系统和O3b系统为例,计算了卫星系统间干扰保护的链路夹角限值范围,并给出了全球范围内卫星链路夹角、干扰状态及可用性比例的概率分布结果,为NGSO星座干扰分析提供了一种可参考的手段。     

SRAM型FPGA中轨应用可靠性分析

SRAM型FPGA在空间应用面临严重的单粒子效应问题,已有的研究大多集中在GEO和LEO轨道。由于中轨卫星的星上大容量信号处理需求日益增长,迫切需要寻求在容量、寿命与可靠性、成本之间折衷的有效解决方案,SRAM型FPGA能否满足中轨应用的可靠性需求成为关键问题。本文基于1/2恒星日回归轨道的中轨应用场景,选取了四款Xilinx FPGA,在日常辐射环境与太阳质子事件相结合的情况下进行了FPGA的可靠性分析,给出了三模冗余与定期刷新容错手段的选取策略,并讨论了对抗太阳质子事件的可行方案。结果表明,即使在最恶劣的辐射环境下,采用三模冗余结合周期刷新的加固手段,商业级FPGA也可达到同宇航级FPGA相当的可靠性水平。